Szigetelésvizsgálat Tanfolyam
1
Szigetelésvizsgálat
DC szigetelés elmélet Vizsgáló feszültség Diagnosztikai vizsgálatok Alkalmazások M szerek
2
A szigetelésvizsgálat elmélete
3
Mi okozza a szigetelési hibákat? A szigetelés romlásának öt alapvet oka: -
-
elektromos túlterhelés mechanikai túlterhelés vegyi hatás túlmelegedés környezeti szennyezés
4
Mi okozza a szigetelés hibáját? A normális m ködési ciklusok öregedést okoznak az öt kezdeményez hatására. A szigetelés öregedése lassú romlási folyamat. Az említett öt tényez között kölcsönhatás alakul ki. A romlás spirálisan, egyre gyorsabban történik.
5
Mi történik, ha nem fedezzük fel a szigetelési hibákat Telephelyi hiba és feszültségkiesés lehetséges A személyzet áramütésének és/ vagy halálának esélye megn N az elektromos eredet t z keletkezésének esélye A berendezések hasznos élettartamának csökkenése Nem ütemezett (és ezért roppant költséges) leállás Nem ütemezett karbantartás
6
69
7
Results of a Failure !
8
Szigetelés vizsgálat DC szigetelési ellenállás vizsgálat A vizsgálóberendezés ismert nagyságú feszültséget ad ki, és méri az áramot Az ellenállás számítása az Ohm törvény segítségével Mindig lekapcsolt berendezésen kell végrehajtani
9
A szigetelésvizsgálat fajtái Megfelelt/ nem felelt meg (GO/NO GO) • szennyez dés • végzetes üzembehelyezési/ karbantartási hibák • nagyfokú romlás
Diagnosztika • a szigetelés válaszából több információ nyerhet • támogatja a hosszú távú elemzést • támogatja a karbantartás ütemezését
10
Miért használjunk szigetelés diagnosztika vizsgálatot? A f egységek hibája nagyon költséges :
-
a leállás/ kiesett termelés költségei. a javítás/ csere költsége.
A vizsgálat/ monitoring adatait felhasználhatjuk a karbantartási tevékenység ütemezésére. A szigetelés átütése a berendezés meghibásodások legf bb oka • egy UK felmérés szerint a hibákat 60 %- ban a szigetelés okozza
11
Szigetelésdiagnosztikai vizsgálatok A vizsgálat “választ” vár a szigetelést l Minden vizsgálat egy kis ablakot (perspektívát) nyit a berendezés teljes állapotára A vizsgálatok kombinációja teljesebb képet nyújt az állapotról
12
Szigetelésdiagnosztikai vizsgálatok Szigetelési ellenállás mérése Id állandó Polarizációs index (PI) Ugrásfeszültség (SV) Dielektromos kisülés (DD)
13
Szigetelésvizsgálati áramok (dc) 100
Kapacitív tölt áram
áram - mikroamper
Teljes áram
10
Abszorpciós áram Vezetési vagy szivárgási áram
1 1
10
100
Másodperc (x10) 14
Válasz áramok A szivárgás ohmos (szennyez dés vagy komoly probléma) Kapacitív Polarizáció/ abszorpció: -
a polarizáció az elnyelt nedvességgel növekszik a szennyezett anyagok jobban polarizáltak
15
Szigetelésvizsgálati feszültségek
16
Mekkora legyen a vizsgálati feszültség? Ne terheljük túl a szigetelést • csúcsfeszültség= gyök 2 x effektív feszültség
5 kV a gyakori maximum • gyakorlati szempontok: méret, súly, költségek
17
Mekkora legyen a vizsgálati feszültség? Gyári AC Teszt feszültség 2
=
kapocstábla fesz+ 1000 V
Üzembe helyezés el tti DC vizsgálati fesz = 0.8
gyári AC teszt
1.6
Karbantartási DC vizsgálati fesz = 0.6
gyári AC teszt
1.6
18
Miért legyen 10kV? Az IEEE43:2000 írja le az 1 LE/ 750 W- nál nagyobb teljesítmény forgógépek álló- és forgórészeinek szigetelési ellenállás vizsgálatára szolgáló ajánlott eljárásokat. Valamennyi szinkron, aszinkron és egyenáramú gépre és szinkron kondenzátorra vonatkozik.
19
Elektroendozmózis hatás Esetenként, f leg öreg tekercseléseken megfigyelhet jelenség, amikor nedvesség jelenlétében a mért szigetelési ellenállás a mér vezetékek megcserélésekor változik. Tipikusan öreg, nedves tekercsek esetén a fordított polaritás esetén, amikor a földel vezetéket a tekercshez, a negatív feszültség mér vezetéket pedig a testhez kötjük, a mért szigetelési ellenállás sokkal nagyobb, mint a normál polaritás esetén. Az IEEE43- ból 20
Szigetelésdiagnosztikai vizsgálatok
21
Rövid idej / pillanatnyi leolvasás A legegyszer bb szigetelésvizsgálat. A vizsgálatot megadott, rövid ideig (általában 60 mp) végezzük, utána olvassuk le a m szert. Összehasonlítás a minimális specifikációval. Összehasonlítás az el z mérési eredményekkel a trend analízis céljából. Er sen h mérsékletfügg .
22
Rövid idej / pillanatnyi vizsgálat
Megohm
Mért/ rögzített érték
0
id
60 sec 23
Rövid idej / pillanatnyi mérés 1 TΩ
Szigetelési ellenállás
100 GΩ “A” berendezés
10 GΩ 1 GΩ 100 MΩ 10 MΩ “B” berendezés
1 MΩ 0
1. év
2. év
3. év
4. év
5. év
6. év
7. év
24
A szigetelési ellenállás és a h mérséklet A szigetelési ellenállás csökken a h mérséklet növekedésekor • ellentétesen változik mint a vezetési ellenállás • a fémben vannak szabad elektronok, a magas h mérséklet befolyásolja ket és csökkenti a mozgásukat • A jó szigetel kben a magas h mérséklet további töltéshordozókat szabadít fel, amely többlet vezetést okoz
25
NETA MTS – 1997 10.14 táblázat alapján h mérséklet Celsius (°C) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
szorzótényez
Bemerül olajszigetelés berendezések 0.25 0.36 0.50 0.75 1.00 1.40 1.98 2.80 3.95 5.60 7.85 11.20 15.85 22.40 31.75 44.70 63.50
Szilárd (száraz) szigetelés berendezések 0.40 0.45 0.50 0.75 1.00 1.30 1.60 2.05 2.50 3.25 4.00 5.20 6.40 8.70 10.00 13.00 16.00
26
A szigetelési id állandó RC = szigetelési ellenállás x kapacitás A szigetelés jóságára ad mér számot
27
Az ellenállás- id vizsgálatok Egymás utáni leolvasás megadott id pontokban A T2/T1 id pontbeli ellenállások aránya A nagy felületi szivárgó áram elnyomja a kis polarizációs áramokat A jó szigetelés nagyméret berendezések esetén folytonos ellenállás növekedést mutat (5- 10 perces id alatt) Az eredmény viszonyszám, ezért nem függ a h mérséklett l
28
Ellenállás- id vizsgálatok
Megaohm
A szigetelés valószín leg rendben van
Nedvesség és szennyezés lehet jelen
0
id
10 perc 29
Polarizációs Index Teszt (PI) Jellemz és egyben a legnépszer bb id ellenállás teszt Leolvasás 1 és 10 perc után PI = R10 perc/R1 perc A dielektromos abszorbciós arány DAR = R1 perc/R15 mp
30
Polarizációs Index eredmények Szigetelés állapota gyenge kérdéses rendben jó
PI eredmény <1 1–2 2–4 >4
31
Dielektromos Abszorbciós arány eredmények Szigetelés állapota
DA R eredm énye
gyenge kérdéses rendben jó
<1 1 – 1.4 1.4 – 1.6 >1.6
32
Ugrásfeszültség teszt Több feszültség teszt: két vagy több feszültség alkalmazása ugrásszer en (pl 500 V és 1 kV) A vizsgálati feszültség az ugrások között kb 60 mp-ig állandó marad A szigetelési ellenállás monitorozása minden feszültség szinten Bármely megfigyelhet vagy szokatlan ellenállás csökkenés a szigetelés gyengeségének jele ami bels repedésekre vagy lyukakra utal
33
Ugrásfeszültség teszt ellenállás
5000 V
2000 V 1000 V feszültség 34
Ugrásfeszültség teszt 1000
Megohm
500 Jó szigetelési állapot
250 100
Gyenge szigetelési állapot
50
0.51.0
2.5
5.0
Alkalmazott feszültség (kV) 35
Szigetelési kisülés Ha a szigetelésre adott feszültség nulla közelébe csökken, a felületi szivárgó áram hatása nagyon kicsi lesz A kisütési áramok változása a tölt áramokhoz hasonlóan történik A kisütés a vizsgálat után automatikusan történik
36
Szigetelési kisülési áram 1000.0
áram (µ µA)
100.0 10.0
Teljes áram Abszorbciós áram
1.0
kapacitív áram
0.1 0.1
1.0
id (mp)
10.0
100.0
37
Dielektromos kisülésteszt A kisüt áram mérése 60 mp- el a szigetelésvizsgálat befejezése után (a szivárgó és a kapacitív áram jelentéktelen). A reabszorbció (visszatér feszültség) szintje jellemzi a szigetelés állapotát. A reabszorpciós áram az alábbiaktól függ : -
-
teljes kapacitás. vizsgálati feszültség végértéke. a dielektrikum polarizációs foka.
38
Dielektromos kisülés teszt A DD érték definíciója (mAV-1F-1) : I1 min VxC 1 perc után folyó áram(nA) vizsgálati feszültség (V) x kapacitás (µF)
39
Miért mérjünk dielektromos kisülést A DD teszt a szigetelés bels struktúrájának min ségét mutatja A bels töltések véletlenszer en átrendez dnek + -
-
-
+
+ +
+
-
-
+
+ ++
-
-
+
+
-
+ -
+ + -
+ -
+
-
+ -
-
+
+
40
Dielektromos kisülés eredmények S zig etelés á lla p o ta ro ssz g y en g e k érd éses ren d b en
D D érték (m A V -1 F -1 ) > 7 4 – 7 2 – 4 < 2
41
DC szigetelésvizsgálat összefoglalás Pillanatnyi teszt • a súlyos szennyez dések és a korrekt csatlakozások/ eltávolított földelések gyors vizsgálata
Id - ellenállás vizsgálat A tisztaság , f leg a felületi szennyezés átfogó állapotjelzése Ugrásfeszültség • repedések/ lyukak jelenléte
Dielektromos kisülés • a bels szennyezettséget mutatja
42
Szigetelésvizsgálat alkalmazása Motorok & Generátorok Transzformátorok Átvezet szigetel k Megszakítók Kábelek Folyadékok
43
Kiválasztott vizsgálóberendezések
Árnyékolt nagyfesz kábelek
AC generátorok
Nagyteljesítmény transzformátorok
megszakítók/átvezet szigetel k
44
Motorok & Generátorok IEEE43 • forgógépek szigetelési ellenállásának vizsgálatára ajánlott • 1 LE, 750 W - nál nagyobb teljesítmény forgógépek állóés forgórészének szigetelési ellenállás mérésére szolgáló ajánlott eljárás. • Szinkron, aszinkron, egyenáramú motorokra és szinkron kondenzátorokra vonatkozik. • Részletezi az eredményt befolyásoló tényez ket, a vizsgálati eljárásokat, az értelmezés módszereit, a vizsgálat korlátait, és a javasolt minimális értékeket.
45
Motorok & Generátorok PI DD SV Ideális esetben minden fázist külön vizsgál, esetleg mindet egyszerre
46
Transzformátorok IEC60076-3 nagyteljesítmény transzformátorok • a szigetelés szintjei, dielektromos tesztek és küls légrések
47
Átvezet szigetel k A DC tesztek nem olyan hatékonyak, mint a szigetelés tg delta értéke (ac) Ellen rizni kell, hogy <20 Gohm legyen, de a magasabb érték mellett is lehet szennyezett
48
Megszakítók IEEE Std C37.14-1992 IEEE alacsonyfeszültség , tokozatokban használt DC megszakítókra vonatkozó szabvány
49
Megszakítók Ajánlott eljárás • • • • • • •
vizsgálat nyitott helyzetben mérés a fázis és a terhelés között vizsgálat zárt állapotban mérés a fázisok között mérés a fázis és a föld között szükség esetén h mérsékleti korrekció az eredmények összehasonlítása a gyártó ajánlásával illetve az ipari szabványokkal
50
Kábelek Nagy kapacitás • töltési/ kisütési id k
Rövidtávú vizsgálat HV XLPE nagyfesz kábelekre
51
Alkatrészek Gyártásközi vizsgálat Sok szabvány követel szigetelésvizsgálatot
52
Szigetel folyadékok IEC 60247 - szigetelo folyadékok a relatív permittivitás, a dielektromos veszteségi tényez (tan d) és a DC ellenállás mérése
ASTM D1169-89 - elektromos szigetel folyadékok fajlagos ellenállásának szabványos vizsgálati eljárása
53
Szigetel folyadékok Olajvizsgáló cella használata Fajlagos ellenállás = szigetelési ellenállás x cellatényez , Kz K = 3.6 π C, C = a cella kapacitása Vizsgálati feszültség 200 – 1200 V/mm (1785 – 10715 V)
54
Szigetelésvizsgálók biztonság feszültség és áram mérése kisütés véd (Guard) terminál vezetékek és csatlakozások kapacitás égetés és átütés határok tárolás és letöltés
55
Szigetelésvizsgáló berendezések M ködésmód DC vizsgálati feszültség A szivárgó áram mérése Ohm törvénye V= I x R
56
Szigetelési ellenállás MegaOhm = 106 GigaOhm = 109 TeraOhm= 1012 MikroAmper =10-6 NanoAmper =10-9 PicoAmper = 10-12
57
Alapvet követelmények Széles mérési tartomány • a végtelen leolvasás haszontalan
Nagypontosságú leolvasás Nagy vizsgálófeszültség • 5kV feletti feszültség el nyös lehet
Nagy kimeneti áram • rövidebb id kell a kapacitások töltésére • nagyfeszültség használata alacsony szigetelési ellenállások esetén
Teljes diagnosztikai teszt készlet
58
Szigetelésvizsgálók biztonsága IEC1010-1 vonatkozik a berendezés tervezésére A kapacitások feltöltve maradnak a vizsgáló feszültség lekapcsolása után is A vizsgálat tárgyának kisütése • a vizsgálati id nél hosszabban kell kisütni- polarizáció
Gátak/ tiltások A helyi szabványok és biztonsági el írások betartása
59
Szigetelésvizsgáló berendezések biztonsága A szigetelési ellenállás mérésekor közvetlenül nagyfeszültséget használunk A szigetelés kapacitív és induktív tulajdonságokkal is rendelkezik, amely nem azonnal átlátható veszélyeket okozhat A vizsgálatot végz knek át kell tanulmányozniuk • IEEE Std 510-1983 • a gyártó használati utasításait • egyéb el írásokat
60
Feszültség kimenet Mért kimeneti feszültség • az aktuális érték kijelzése • a teszter kimeneti karakterisztikájának ellen rzése • a BS7671 szerinti követelmények teljesítése
61
Kimeneti áram Nagy áram a nagy kapacitások töltésére • 5 mA kétszer olyan gyorsan tölt mint 2 mA • id takarékosság nagy motorok és kábelek esetén
62
Véd (Guard) terminál Kizárja a mérésb l az áramkör egy részét • a szigetelés kiválasztott részének mérése • hiba behatárolás
63
Véd (Guard) terminál
+ 250 kΩ Ω
G
100 MΩ Ω 250 kΩ Ω
-
64
Vezetékek és csatlakozók Különböz alkalmazások különböz vezetékeket igényelnek A csatlakoztatás polaritása Szükség lehet a véd csatlakozás felületre történ új bekötésére
65
Kapacitásmérés A kapacitás nem szabad változzon a berendezés élettartama alatt • az érték a méretek és a dielektrikum függvénye
Id állandó és DD számításhoz használható • RC & I/VC
66
Égetés és átütés Az égetés módban bekapcsolva marad a kimeneti feszültség • megtalálható az átütés helye • tovább rongálhatja a szigetelést- elszenesedés
Az átütés módban lekapcsolódik a vizsgálati feszültség • csökkenti a szigetelés hosszú idej károsodását
67
Mérési korlátok Gyorsan azonosíthatók a mérés elfogadásának/ elvetésének (megfelelt / nem felelt meg) feltételei • mutatja, hogy a szigetelés teljesíti-e a gyártó vagy a felhasználó el írásait • gyors azonosítás hallható indikációval
68
Tároló memória és letöltés A m szerben tárolt adatok • nem vesznek el • könnyen elmenthet k összehasonlítás céljára
69
A Megger szigetelésvizsgálói
70
BM & MJ15 5 kV maximum kimenet Analóg kijelzés Akkumulátoros vagy kézi teker s táplálás
71
Az új szigetelésvizsgálók - f bb tulajdonságok IP65 tokozat Hálózati táplálás vizsgálatkor vagy töltéskor 3mA kimenet a vizsgálandó eszköz gyors töltéséhez 2mA zajelnyomás Nagy analóg kijelz analóg sweep- pel Háttérvilágításos kijelz Fedélbe szerelt használati utasítás Fedélre szerelt mér zsinór tartó Kalibrációs dokumentum mellékelve 12 hónapos garancia
72
MIT510 F bb tulajdonságok • • • • • •
5000V, 2500V, 1000V, 500V, 250V vizsgálati feszültség csak éget üzemmód, ugyanaz, mint a BM11D feszültség, szivárgó áram, kapacitás, id állandó kijelzés felfelé számláló id zítés 15TΩ méréstartomány (5kV esetén) Auto IR
Lehetséges alkalmazások • a szigetelés biztonsági vizsgálata a tápfeszültség bekapcsolása el tt • hibadetektálás • a szigetelés változási trendjének megállapítása a nagy ellenállás mérési képesség miatt
73
MIT520 F bb tulajdonságok • 5000V, 2500V, 1000V, 500V, 250V el re beállítható érték • 50V -1000V 10V lépésekben és 1000V - 5000V 25V lépésekben állítható • 3 programozható id zít • beállítható Alarm értékek a szigetelés megfelelt/ nem felelt meg vizsgálatához • letöréses üzemmód (gyári alapbeállítás) • égetéses üzemmód (felhasználó által kiválasztható) • feszültség, áram és ellenállás soros valósidej adatkimenet másodpercenként. 32k bels tároló • adatletöltés a Megger letöltés vezérl vel • Polarizációs Index (PI) és Dielektromos Abszorpciós arány (DAR) • ugrásfeszültség (SV) és Dielektromos kisülés (DD)
74
MIT1020 F bb tulajdonságok • mint az MIT520 de max 10kV kimenettel • 35T Ω méréstartomány (10kV esetén)
Lehetséges alkalmazások MIT520 és MIT1020 esetén • a szigetelés biztonsági vizsgálata bekapcsolás el tt • hibabehatárolás • a szigetelés alapvet változási trendjének megállapítása a nagy ellenállás mérési tartománynak köszönhet en • a szigetelés min ségének diagnosztikai, el jelzési és nyomozási képessége az asset management program részét képez diagnosztikai modell felhasználásával
75
Az S1-552 és S1-1052 modellek S1-552 F bb tulajdonságok • mint az MIT520 de 5mA kimeneti áram
S1-1052 F bb tulajdonságok • mint az MIT1020 de 5mA kimeneti áram
A nagy 5mA kimeneti áram haszna • nagy ill. hosszú kábelek kapacitásának gyors feltöltése • hatékonyabb éget mód
76
Az S1-554 és S1-1054 modellek S1-554 F bb tulajdonságok • mint az MIT520 de 5mA kimeneti áram & 4 mA zajelnyomás
S1-1054 F bb tulajdonságok • mint az MIT1020 de 5mA kimeneti áram & 4 mA zajelnyomás
A 4 mA zajelnyomás el nyei • zajos környezetben is végezhet vizsgálat, pl. alállomás/ er m • mindig pontos vizsgálat végezhet
77
S1-5010 PC- s vezérl szoftver Beállítható vizsgáló áram Grafikus kijelz Bels memória
78
Tartozékok Mér zsinórok Kalibráló doboz Olajvizsgáló cella Szoftver
79
Mér vezetékek
80
CB101 kalibráló doboz
81
Olajvizsgáló cella
82
Szoftver Letöltés Manager
83
Szoftver PowerdB
84
